导热油炉前馈温度控制器及前馈-反馈PID温度控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种导热油炉前馈温度控制器，包括吸热能量解算模块、热效率计算模块以及燃料量计算模块；吸热能量解算模块根据导热油炉出口温度设定值计算导热油侧吸热能量Q

【技术实现步骤摘要】
导热油炉前馈温度控制器及前馈
‑
反馈PID温度控制系统


[0001]本专利技术属于导热油炉应用领域，涉及一种导热油炉前馈温度控制器及前馈
‑
反馈PID温度控制系统。

技术介绍

[0002]导热油炉是以导热油为传热介质的锅炉，它通常使用油、气、煤为燃料，通过热油泵使导热油循环，将热量传递给用热设备。其中，导热油炉出口温度是导热油炉的主要控制对象。在化工领域，传统的导热油炉出口温度的自动控制方法为双交叉串级PID反馈控制，在装置用热负荷稳定时，该控制方式可以准确平稳地控制导热油炉出口温度，不会产生因空气不足而引起的燃烧不完全现象，也不会发生因空气超量引起过氧燃烧现象。
[0003]当出现入口温度波动或导热油流量波动的干扰时，由于导热油炉出口温度的PID控制回路对于波动具有控制滞后性，使用传统控制方式容易出现燃料调节阀或风量调节阀的输出开度出现振荡甚至全开全关的情况，所以需要开发一种针对波动干扰的温度前馈控制器。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种导热油炉前馈温度控制器及前馈
‑
反馈PID温度控制系统。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：
[0006]一种导热油炉前馈温度控制器，包括吸热能量解算模块、热效率计算模块以及燃料量计算模块；
[0007]吸热能量解算模块：根据导热油炉出口温度设定值计算导热油侧吸热能量Q
吸
，发送给燃料量计算模块；
[0008]热效率计算模块：采用反平衡法计算导热油炉热效率，发送给燃料量计算模块；
[0009]燃料量计算模块：根据导热油侧吸热能量Q
吸
和导热油炉热效率，计算得到所需燃料量。
[0010]所述吸热能量解算模块计算导热油侧吸热能量Q
吸
的方法如下：
[0011]2.1吸热能量解算模块首先采集导热油炉出口的导热油流量F
导热油
；
[0012]2.2依照导热油物性表，将导热油温度、导热油焓值以及导热油密度值按照对应关系分别依次存入导热油温度数组Temp、导热油焓值数组Enthalpy以及密度数组Density中；
[0013]2.3获取导热油炉出口温度设定值和同时刻的入口温度值；
[0014]2.4通过二分法在2.2的各个数组中查询出口温度设定值对应的导热油焓值H
焓值(出口温度设定值)
、导热油密度值ρ
导热油
以及入口温度对应的导热油焓值；
[0015]2.5若查询到结果，则进入步骤2.6；否则，若没有查询到出口温度设定值，则在导热油温度数组Temp中查询与出口温度设定值相邻的温度对应的导热油焓值、导热油密度值，然后利用插值法计算出口温度设定值对应的导热油焓值H
焓值(出口温度设定值)
、导热油密度值
ρ
导热油
；若没有查询到入口温度，则在导热油温度数组Temp中查询与入口温度相邻的温度对应的导热油焓值，然后利用插值法计算入口温度对应的导热油焓值H
焓值(入口温度)
；
[0016]2.6利用如下公式计算导热油侧吸热能量Q
吸
：
[0017]Q
吸
＝F
导热油
×
ρ
导热油
×
ΔH
焓值
×
0.086
÷
3600
[0018]其中，ΔH
焓值
代表导热油炉进出口温度对应的导热油焓值差，ΔH
焓值
＝H
焓值(出口温度设定值)
‑
H
焓值(入口温度)
。
[0019]所述热效率计算模块采用反平衡法计算导热油炉热效率的方法如下：
[0020]3.1采集排烟处的烟气残氧量O2；
[0021]3.2根据烟气残氧量的实时值利用如下公式计算空气过剩系数α
py
：
[0022][0023]3.3利用排烟温度的实时测量值t
py
和冷风温度的实时测量值t
lk
，利用如下公式计算排烟热损失q2：
[0024][0025]其中m＝0.5；n＝3.45；
[0026]3.4通过CO分析仪采集排烟处的CO实测值，对照下表查找得到气体未完全燃烧热损失q3：
[0027][0028]3.5获取导热油炉散热表面积F和燃料热值Q
t
，采集燃料量的实测值B，利用如下公式计算散热损失q5：
[0029][0030]3.6采用反平衡法，利用如下公式计算导热油炉热效率η：
[0031]η＝100
‑
(q2+q3+q4+q5+q6)
[0032]其中固体未完全燃烧热损失q4和灰渣物理热损失q6均为0。
[0033]所述燃料量计算模块利用如下公式计算所需燃料量F
燃料
：
[0034]Q
吸
＝Q
放
×
η
[0035]Q
放
＝F
燃料
×
H
lv(热值)
×
10
‑4[0036]Q
吸
代表导热油侧吸热能量，Q
放
代表燃料侧放热热量，η代表导热油炉热效率；H
lv(热值)
代表燃料热值。
[0037]一种导热油炉前馈
‑
反馈PID温度控制系统，包括所述前馈控制器，还包括限幅控制器、燃料PID控制器、出口温度PID单元、双交叉控制器以及温度串级控制器；
[0038]出口温度PID单元根据导热油炉出口温度设定值计算所需燃料量并输出，限幅控制器以前馈控制器输出的燃料量为中间值对出口温度PID单元输出的燃料量进行限幅，经限幅控制器限幅后的燃料量输出给双交叉控制器，双交叉控制器处理后得到燃料量、风量以及空气过剩系数，燃料量经燃料PID控制器和燃料调节阀组成的燃料PID反馈单元反馈控
制后输出给温度串级控制器，风量经风量PID控制器和变频器组成的风量PID反馈单元反馈控制后输出给温度串级控制器，空气过剩系数经残氧PID控制器反馈控制后输出给温度串级控制器，温度串级控制器进行温度控制，保证导热油炉出口温度满足设定值。
[0039]限幅控制器以前馈控制器输出的燃料量为中间值对出口温度PID单元的输出值进行限幅，经限幅控制器限幅后的燃料量为[前馈控制器输出燃料量
‑
40Nm3/h,前馈控制器输出燃料量+40Nm3/h]。
[0040]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0041](1)更稳定：由于前馈控制器的核心理论依据为热量平衡法，使得燃料量、风量以及空燃比总是在一个合理的幅值区间内调整，所以新型温度控制系统的动态过程更平稳。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热油炉前馈温度控制器，其特征在于：包括吸热能量解算模块、热效率计算模块以及燃料量计算模块；吸热能量解算模块：根据导热油炉出口温度设定值计算导热油侧吸热能量Q
吸
，发送给燃料量计算模块；热效率计算模块：采用反平衡法计算导热油炉热效率，发送给燃料量计算模块；燃料量计算模块：根据导热油侧吸热能量Q
吸
和导热油炉热效率，计算得到所需燃料量。2.根据权利要求1所述的一种导热油炉前馈温度控制器，其特征在于：所述吸热能量解算模块计算导热油侧吸热能量Q
吸
的方法如下：2.1吸热能量解算模块首先采集导热油炉出口的导热油流量F
导热油
；2.2依照导热油物性表，将导热油温度、导热油焓值以及导热油密度值按照对应关系分别依次存入导热油温度数组Temp、导热油焓值数组Enthalpy以及密度数组Density中；2.3获取导热油炉出口温度设定值和同时刻的入口温度值；2.4通过二分法在2.2的各个数组中查询出口温度设定值对应的导热油焓值H
焓值(出口温度设定值)
、导热油密度值ρ
导热油
以及入口温度对应的导热油焓值；2.5若查询到结果，则进入步骤2.6；否则，若没有查询到出口温度设定值，则在导热油温度数组Temp中查询与出口温度设定值相邻的温度对应的导热油焓值、导热油密度值，然后利用插值法计算出口温度设定值对应的导热油焓值H
焓值(出口温度设定值)
、导热油密度值ρ
导热油
；若没有查询到入口温度，则在导热油温度数组Temp中查询与入口温度相邻的温度对应的导热油焓值，然后利用插值法计算入口温度对应的导热油焓值H
焓值(入口温度)
；2.6利用如下公式计算导热油侧吸热能量Q
吸
：Q
吸
＝F
导热油
×
ρ
导热油
×
ΔH
焓值
×
0.086
÷
3600其中，ΔH
焓值
代表导热油炉进出口温度对应的导热油焓值差，ΔH
焓值
＝H
焓值(出口温度设定值)
‑
H
焓值(入口温度)
。3.根据权利要求1所述的一种导热油炉前馈温度控制器，其特征在于：所述热效率计算模块采用反平衡法计算导热油炉热效率的方法如下：3.1采集排烟处的烟气残氧量O2；3.2根据烟气残氧量的实时值利用如下公式计算空气过剩系数α<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昊，王海群，周亮，甄玉山，侯云辉，任东宇，孟廷豪，姜子波，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：